SUMÁRIO

Prefácio VII

Introdução IX

CAPÍTULO 1. O PETRÓLEO 1

1.1 Histórico 11.1.1 No mundo 11.1.2 No Brasil 3

1.2 Constituintes do petróleo 41.2.1 Hidrocarbonetos 61.2.2 Não-hidrocarbonetos 9

1.3 Composição do petróleo 10

1.4 Classificação do petróleo 111.4.1 Classe parafínica 121.4.2 Classe parafínico-naftênica 121.4.3 Classe naftênica 121.4.4 Classe aromática intermediária 121.4.5 Classe aromático-naftênica 131.4.6 Classe aromático-asfáltica 13

CAPÍTULO 2. NOÇÕES DE GEOLOGIA DE PETRÓLEO 15

2.1 Origem do petróleo 152.1.1 Migração do petróleo 162.1.2 Rocha-reservatório 172.1.3 Rocha selante 182.1.4 Aprisionamento do petróleo 19

CAPÍTULO 3. PROSPECÇÃO DE PETRÓLEO 23

3.1 Métodos geológicos 233.1.1 Geologia de superfície 233.1.2 Aerofotogrametria e fotogeologia 243.1.3 Geologia de subsuperfície 24

XII Fundamentos de Engenharia de Petróleo

3.2 Métodos potenciais 263.2.1 Gravimetria 263.2.2 Magnetometria 28

3.3 Métodos sísmicos 293.3.1 Fontes e receptores sísmicos 303.3.2 Aquisição de dados sísmicos 313.3.3 Tipos de ondas sísmicas e velocidades de propagação 333.3.4 Sismograma sintético 353.3.5 Técnica CDP e obtenção de velocidades 363.3.6 Processamento de dados sísmicos 393.3.7 Interpretação de dados sísmicos 413.3.8 Sísmica tridimensional (3-D) 423.3.9 Sísmica aplicada à perfuração e ao desenvolvimento da produção 473.3.10 Sísmica 4-D 483.3.11 Sísmica de poço 49

CAPÍTULO 4. PERFURAÇÃO 55

4.1 Equipamentos da sonda de perfuração 554.1.1 Sistema de sustentação de cargas 554.1.2 Sistema de geração e transmissão de energia 584.1.3 Sistema de movimentação de carga 594.1.4 Sistema de rotação 624.1.5 Sistema de circulação 654.1.6 Sistema de segurança do poço 674.1.7 Sistema de monitoração 69

4.2. Colunas de perfuração 704.2.1 Comandos 704.2.2 Tubos pesados 704.2.3 Tubos de perfuração 714.2.4 Acessórios da coluna de perfuração 724.2.5 Ferramentas de manuseio da coluna 734.2.6 Dimensionamento da coluna de perfuração 74

4.3. Brocas 764.3.1 Brocas sem partes móveis 764.3.2 Brocas com partes móveis 78

4.4. Fluidos de perfuração 804.4.1 Propriedades dos fluidos de perfuração 814.4.2 Classificação dos fluidos de perfuração 83

XIIISumário

4.5 Operações normais de perfuração 874.5.1 Alargamento e repassamento 874.5.2 Conexão, manobra e circulação 874.5.3 Revestimento de um poço de petróleo 884.5.4 Cimentação de poços de petróleo 914.5.5 Perfilagem 994.5.6 Movimentação da sonda 99

4.6 Otimização da perfuração 994.6.1 Programa de revestimento 1004.6.2 Programa de fluido de perfuração 1004.6.3 Programa de brocas 1004.6.4 Parâmetros mecânicos 1014.6.5 Parâmetros hidráulicos 101

4.7 Operações especiais de perfuração 1014.7.1 Controle de kicks 1014.7.2 Pescaria 1044.7.3 Testemunhagem 105

4.8 Perfuração direcional 1064.8.1 Controle da verticalidade em poços verticais 1064.8.2 Perfuração de poços direcionais 106

4.9 Perfuração marítima 1094.9.1 Tipos de unidades 1104.9.2 Sistemas de cabeça de poço submarino 1134.9.3 Cabeça de poço em sondas flutuantes 1174.9.4 Movimentos de uma sonda 1184.9.5 Equipamentos auxiliares 119

CAPÍTULO 5. AVALIAÇÃO DE FORMAÇÕES 121

5.1 Perfilagem a poço aberto 1225.1.1 Fundamentos de perfilagem 1225.1.2 Tipos de perfis 123

5.2 Testes de pressão em poços 1255.2.1 Objetivos dos testes 1265.2.2 Tipos de testes de pressão 128

5.3 Perfilagem de produção 1335.3.1 Production logging tool (PLT) 1335.3.2 Thermal decay time log (TDT) 135

XIV Fundamentos de Engenharia de Petróleo

CAPÍTULO 6. COMPLETAÇÃO 137

6.1 Tipos de completação 1376.1.1 Quanto ao posicionamento da cabeça do poço 1376.1.2 Quanto ao revestimento de produção 1386.1.3 Quanto ao número de zonas explotadas 139

6.2 Etapas de uma completação 1406.2.1 Instalação dos equipamentos de superfície 1406.2.2 Condicionamento do poço 1416.2.3 Avaliação da qualidade da cimentação 1416.2.4 Canhoneio 1476.2.5 Instalação da coluna de produção 1476.2.6 Colocação do poço em produção 149

6.3. Principais componentes da coluna de produção 1496.3.1 Tubos de produção 1496.3.2 Shear-out 1506.3.3 Hydro-trip 1516.3.4 Nipples de assentamento 1516.3.5 Camisa deslizante (sliding sleeve) 1526.3.6 Check valve 1526.3.7 Packer de produção 1526.3.8 Unidade selante 1556.3.9 Junta telescópica (TSR) 1556.3.10 Mandril de gas-lift 1566.3.11 Válvula de segurança de subsuperfície (DHSV) 157

6.4 Equipamentos de superfície 1576.4.1 Cabeça de produção 1586.4.2 Árvore de natal convencional (ANC) 1586.4.3 Árvore de natal molhada (ANM) 160

6.5 Intervenções em poços 1636.5.1 Avaliação 1646.5.2 Recompletação 1646.5.3 Restauração 1646.5.4 Limpeza 1666.5.5 Mudança do método de elevação 1666.5.6 Estimulação 1666.5.7 Abandono 168

CAPÍTULO 7. RESERVATÓRIOS 1697.1 Propriedades básicas 169

7.1.1 Compressibilidade 1697.1.2 Saturação 170

XVSumário

7.1.3 Permeabilidade absoluta 1707.1.4 Permeabilidade efetiva 1717.1.5 Permeabilidade relativa 1737.1.6 Mobilidade 174

7.2 Regimes de fluxo 174

7.3 Classificação dos reservatórios 1767.3.1 Vaporização de uma substância pura 1767.3.2 Mistura de hidrocarbonetos 1787.3.3 Diagramas de fases 1797.3.4 Tipos de reservatórios 180

7.4 Fluidos produzidos 1827.4.1 Produção de óleo 1837.4.2 Produção de gás 1837.4.3 Produção de água 1837.4.4 RGO, RAO e BSW 1837.4.5 Histórico de produção 1847.4.6 Fator volume de formação do gás 1847.4.7 Fator volume de formação do óleo 1857.4.8 Razão de solubilidade 186

7.5 Mecanismos de produção 1877.5.1 Mecanismo de gás em solução 1887.5.2 Mecanismo de capa de gás 1907.5.3 Mecanismo de influxo de água 1917.5.4 Mecanismo combinado 1927.5.5 Segregação gravitacional 193

7.6 Estimativas de reservas 1947.6.1 Definições 1947.6.2 Fator de recuperação e reservas 1957.6.3 Condições de abandono e volume recuperável 1967.6.4 Métodos de cálculo 197

7.7 Métodos de recuperação 2007.7.1 Métodos convencionais de recuperação 2017.7.2 Eficiências de recuperação 2037.7.3 Reservas e métodos de recuperação 2047.7.4 Métodos especiais de recuperação 205

CAPÍTULO 8. ELEVAÇÃO 209

8.1 Elevação natural – poços surgentes 2098.1.1 Fatores que influem na produção acumulada por surgência 2108.1.2 Fluxo no meio poroso 2118.1.3 Fluxo na coluna de produção 213

XVI Fundamentos de Engenharia de Petróleo

8.1.4 Fluxo na superfície 2198.1.5 Resolução de problemas de fluxo 221

8.2 Gas-Lift 2238.2.1 Tipos de gas-lift 2238.2.2 Sistema de gas-lift 2248.2.3 Tipos de instalações 2258.2.4 Válvulas de gas-lift 2268.2.5 Descarga de um poço de gas-lift 2278.2.6 Gas-lift contínuo 2298.2.7 Gas-lift intermitente 230

8.3 Bombeio centrífugo submerso 2338.3.1 Princípio teórico do método 2338.3.2 Equipamentos de subsuperfície 2348.3.3 Equipamentos de superfície 2388.3.4 Acompanhamento do poço em produção 240

8.4 Bombeio mecânico com hastes 2418.4.1 Bomba de subsuperfície 2428.4.2 Coluna de hastes 2448.4.3 Unidade de bombeio 2468.4.4 Acompanhamento do poço em produção 247

8.5 Bombeio por cavidades progressivas 2488.5.1 Sistema de BCP 2488.5.2 Bomba de subsuperfície 2498.5.3 Coluna de hastes 2518.5.4 Equipamentos de superfície 2528.5.5 Acompanhamento de um poço em produção 253

CAPÍTULO 9. PROCESSAMENTO PRIMÁRIO DE FLUIDOS 255

9.1 Separação do gás natural 2559.1.1 Separação bifásica 2579.1.2 Separação trifásica 2589.1.3 Problemas operacionais nos separadores 259

9.2 Condicionamento e processamento do gás natural 2609.2.1 Condicionamento 2609.2.2 Processamento 261

9.3 Tratamento do óleo 262

9.4 Tratamento e destino da água produzida 2649.4.1 Tratamento da água 2649.4.2 Destino da água 266

REFERÊNCIAS 269